JPH08122663A

JPH08122663A - 光拡散デバイスを用いた光学系

Info

Publication number: JPH08122663A
Application number: JP6262730A
Authority: JP
Inventors: Ken Kasai; 研河西; Susumu Takahashi; 進高橋; Shiyuuichirou Ogasawara; 秋一郎小笠原; Shinya Matsumoto; 伸也松本; Katsuya Ono; 勝也小野
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-10-26
Filing date: 1994-10-26
Publication date: 1996-05-17

Abstract

(57)【要約】【目的】色むらがなく、かつ、コストの安い内視鏡照明
光学系を提供する。【構成】光源Ｌと、該光源から出射された光を伝送する
ライトガイドＬＧとを備えた照明光学系ＩＳにおいて、
ライトガイドの入射端面ＬＧ₁又は出射端面ＬＧ₂の近
傍に少なくとも一つの光拡散デバイス１を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内視鏡や手術用顕微鏡光
学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、医療分野において、人体表面を切
開せず、胃、十二指腸等の上部消化器、小腸、大腸等の
下部消化器、循環器等、体腔内の病変部観察や、病変部
の治療を行うことができる細長の内視鏡が良く知られて
おり、特に死亡率の高い胃ガン等の内部病変の早期発
見、早期治療に重要な役割を果たしている。

【０００３】また、工業用分野においても、原子力発電
所の冷却水パイプや航空機エンジン等の、分解が容易で
ないか、あるいは、分解が不可能な機器の内部の様子を
観察したり、損傷の有無を確認する目的で内視鏡が広く
用いられている。

【０００４】以下、図２４乃至図２７を参照して内視鏡
システムを説明する。図２４及び図２５に示すように、
内視鏡システムは内視鏡Ｅと光源装置ＬＳとからなり、
図２６に示すように、内視鏡先端部Ｅ₁の内部には対物
光学系ＯＳと照明光学系ＩＳが併設されている。対物光
学系ＯＳは、対物レンズＯＢとイメージガイドＩＧとか
らなり、照明光学系ＩＳは照明レンズＩＬとライトガイ
ドＬＧとからなっている。光源装置ＬＳは、図２７に示
すように、光源Ｌ、反射鏡Ｍ及び集光レンズＣＬからな
り、内視鏡使用時には内視鏡Ｅのライトガイド端Ｅ₂が
光源装置ＬＳに接続され、光源ランプＬからの光が集光
レンズＣＬによりライトガイドＬＧの端面ＬＧ₁に集光
され、もう一方の端面ＬＧ₂に伝送され、さらに、ここ
から出射される光が照明レンズＩＬによって拡散され、
物体面に照射される。

【０００５】従来、照明レンズＩＬは凹レンズであるこ
とが多く、所望の配光特性を得るためには研磨加工が必
要であり、コストが高くなるという欠点を有していた。

【０００６】これに対して、特開平４−１０２８１７号
公報にあるように、内視鏡照明レンズにホログラフィー
技術を利用し、レンズ表面に干渉縞パターンを転写した
ホログラムレンズを適用してコスト削減を試みたものが
知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ホログ
ラムは表面に記録された干渉縞を利用した光の回折の技
術であるため、色の再現性が悪いという欠点を有してお
り、従来技術の構成では、ホログラムレンズを介して得
られる照明光に色むらが発生し、実用上内視鏡への適用
は難しかった。本発明は上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、色むらがなく、かつ、コストの安い例えば内
視鏡用の照明光学系や観察光学系等を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明による照
明光学系は、光源と、該光源から出射された光を伝送す
るライトガイドとを備えた照明光学系において、ライト
ガイドの入射端面又は出射端面の近傍に少なくとも一つ
の光拡散デバイスを備えていることを特徴としている。
また本発明による観察光学系は、対物レンズで結像した
像を像伝送光学系で伝送し、最終結像を接眼レンズで虚
像拡大観察する観察光学系において、最終結像位置の近
傍に光拡散デバイスを配置したことを特徴としている。

【０００９】光拡散デバイスとは、例えば、平行光束を
透過させた場合、形状は平行平板であっても、球面研磨
された凹レンズのように光束を発散させることができる
光学素子のことである。光拡散デバイスとしては、例え
ば、米国ＰＯＣ（ＰｈｙｓｉｃａｌＯｐｔｉｃｓＣ
ｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）社で製造、販売されているＬＳ
Ｄ（ＬｉｇｈｔＳｈａｐｉｎｇＤｉｆｆｕｓｅｒ）光
学素子がある。これは、ポリカーボネイトやアクリル素
材からなる平行平板などの表面に、光を特定範囲に拡散
するＬＳＤ面を加工したものである。

【００１０】ＬＳＤ面とは、小さな無数のマイクロレン
ズが２次元状に並んでいるのと同じ効果を有する面であ
り、ホログラムが光の回折を利用した技術であるのに対
し、光の屈折を応用したものである。ＬＳＤ光学素子は
光束を透過させたときに得られる配光形状を任意に形成
でき、例えば、楕円等の配光形状を持たせることができ
る。また、透過率も良いという優れた性質を有する。

【００１１】上記構成によれば、ＬＳＤ光学素子は光の
屈折を利用しているため、色むらが発生せず、内視鏡照
明レンズに利用することができる。また、研磨を必要と
しないのでコストが安くなる。

【００１２】

【実施例】以下、各実施例において、実用上同一の部材
及び部分には同一符号を付して説明する。図１は本発明
の第一実施例を示す。内視鏡先端部Ｅ₁の内部に設けら
れているライトガイドＬＧの出射端面ＬＧ₂に近接して
ＬＳＤ光学素子１を、ＬＳＤ面１ａをライトガイド側Ｌ
Ｇの出射端面ＬＧ₂に対向させて配置している。本実施
例によれば、ＬＳＤ光学素子１の作用により、ライトガ
イド出射端面ＬＧ₂から出射された光は発散し、色むら
のない良好な照明光を物体面に照射することができ、ラ
イトガイドＬＧの折れや、光源のむらによる配光むらも
ＬＳＤ光学素子１の拡散効果により除去することができ
る。当然のことながら、研磨レンズよりもコストも安
い。

【００１３】また、医療分野で使用される内視鏡は再使
用時に患者間における細菌感染を防ぐために、消毒液に
漬けたり、高圧水蒸気雰囲気下に置き、滅菌することが
ある。このため、内視鏡先端レンズはこれらにより表面
性能の劣化が起こり、光学性能が低下するようなもので
あってはならない。そこで、図２に示すように、ＬＳＤ
面１ａは内視鏡外部に面せず、内視鏡内部に対向して配
置すると耐薬性が向上する。これはライトガイド出射端
面ＬＧ₂のみでなく、ＬＳＤ光学素子１をライトガイド
入射端面ＬＧ₁に配置する際も同様である。

【００１４】さらに、研磨レンズでは不十分な広角配光
をめざす上では、研磨レンズとＬＳＤ光学素子を組み合
わせるか、あるいは、平凹研磨レンズの平面にＬＳＤ面
を施しても良い。

【００１５】図３（ａ）、（ｂ）は本発明の第二実施例
を示す。内視鏡の対物光学系は、小型化のためにレトロ
フォーカスタイプを適用する場合が多い。ところが、レ
トロフォーカスタイプ、特に、広角視野の光学系は負の
歪曲収差が像面上に発生するため、例えば、図３（ｂ）
に示すような像面形状は、物体面では図３（ａ）に示す
ようになり、通常の研磨レンズを用いた照明では、周辺
の四隅には充分な照明が行き届かず、観察が行いにく
い。そこで、図３（ａ）に点線で示すような配光を有す
るＬＳＤ光学素子１を内視鏡先端即ち、ライトガイド出
射端面ＬＧ₂に配置することにより、通常暗くなりがち
な周辺を照明することができ、良好な観察像を得ること
ができる。

【００１６】図４乃至図７は第三実施例を示す。アダプ
ター変換方式の挿入長が約３０ｍの内視鏡にＬＳＤ光学
素子１を適用したものである。工業用分野では、一本で
様々な視野角を観察するために、視野角の異なる光学ア
ダプターＡを内視鏡先端Ｅ₁に適宜装着して使用する内
視鏡が広く用いられている。図５に内視鏡先端部Ｅ₁に
アダプターＡを装着する様子を示す。

【００１７】図６は内視鏡先端部Ｅ₁とアダプターＡの
内部を示している。アダプターＡにはアダプター対物光
学系ＡＯＳと照明光学系ＡＩＳが、また内視鏡先端部Ｅ
₁には対物光学系ＯＳと照明光学系ＩＳがそれぞれ併設
されている。本実施例による構成は内視鏡先端部Ｅ₁に
内装されているライトガイドＬＧの出射端面ＬＧ₂に近
接してＬＳＤ光学素子１を配置してなる。

【００１８】内視鏡ＥのライトガイドＬＧはその出射端
面ＬＧ₂の前に置かれる照明レンズの曲面加工が容易に
なるように、すなわち、曲率半径が大きくてすむよう
に、できるだけＮＡ（開口数）が大きいものが望まし
く、多成分系のライトガイドが使われることが多い。と
ころが、多成分系のライトガイドは一般にその透過率が
低い。工業用分野の内視鏡では、パイプ内検査等を行う
ことから長いものでは挿入部長で全長３０ｍほどにもな
るものがある。このような内視鏡に多成分系のライトガ
イドを用いると、照明光源から発せられた光はライトガ
イド伝送中に減衰し、出射光量がかなり低下する。

【００１９】一方、多成分系のライトガイドに比べて光
の透過率が高い石英系のライトガイドがあるが、一般に
ＮＡが小さい。そこで、ライトガイドに石英系ライトガ
イドを用い、その出射端面ＬＧ₂に近接してＬＳＤ光学
素子１を配置させる。表１に、長さ３０ｍの場合の多成
分系ライトガイドと本実施例で用いた石英系ライトガイ
ド＋ＬＳＤ光学素子の光透過率を示す。同長でありなが
ら、石英系ライトガイド＋ＬＳＤ光学素子の方が光透過
率がはるかに優れている。

【００２０】

【００２１】また、ＬＳＤ光学素子１は一様に光束を広
げることができる素子であるので、ライトガイド出射端
ＬＧ₂にＬＳＤ光学素子１を配置することにより、図７
（ａ）に示す石英系ライトガイドＬＧから出射される光
のＮＡを、図７（ｂ）に示すように、高ＮＡのライトガ
イドファイバを使用した場合と同様な出射ＮＡに変換す
ることができる。従って、上記のような構成をとること
により、内視鏡の長尺化による照明光量のロスを防止す
ることができる。ＬＳＤ光学素子１を用いたため、照明
光の色むらが発生しない。また、ＬＳＤ光学素子１の配
光角を多成分系のライトガイドのＮＡと同じものに選べ
ば、アダプター照明系ＡＩＳを通して得られる配光は、
内視鏡に多成分系ライトガイドを用いたときに得られる
ものと同じになり、有益である。

【００２２】図８は第四実施例を示す。内視鏡先端部照
明レンズとして楕円の配光ＬＤを有するＬＳＤ光学素子
１を配光形状の楕円の長手方向を視野形状ＦＳの長手方
向ＦＳ₁と一致するように配置したものである。最近で
は、内視鏡のビデオ化が進み、その視野形状は略四角形
であることが多い。図８のテレビモニター画面は縦横比
が３：４のものであり、本実施例の構成ではＬＳＤ光学
素子１の配光が短径と長径の比が同様にほぼ３：４であ
る略楕円形状としている。このため、図８に示すよう
に、同面積の円形状の照明光Ｌよりも視野範囲に対する
照明光の利用効率が良く、単位面積当たりの像面照度が
上がり、観察に好適な照明光を得ることができる。ま
た、モニター画面縦横比が９：１６のハイビジョンモニ
ターにも同様に展開できる。

【００２３】図９及び図１１は第五実施例を示す。ファ
イバースコープ先端部Ｅ₁において、二つの内視鏡照明
レンズが対物光学系ＯＳを介して、対物レンズＯＢの中
心と二つの照明レンズＩＬ₁，ＩＬ₂の中心とが一直線
ＡＢ上に並ぶ構成としてある。照明レンズＩＬ₁，ＩＬ
₂として楕円の配光ＬＤ₁，ＬＤ₂を有するＬＳＤ光学
素子を使用してあり、照明レンズ配光楕円の長手方向は
直線ＡＢにほぼ垂直になるように、図１０に示すよう
に、内視鏡先端部Ｅ₁に配置してある。この場合、ファ
イバースコープの視野形状ＦＳは円形であり、本実施例
によれば、視野と照明光の関係は図９に示すようにな
り、照明レンズＩＬ₁，ＩＬ₂が円照明Ｌ₁，Ｌ₂とし
た場合と比較して、視野に対する照明光の利用効率が高
く、同時に物体面照度が上がり、観察が行いやすくな
る。

【００２４】図１１は第六実施例を示す。本実施例にお
いては、ビデオスコープの先端部に二つの内視鏡照明レ
ンズＩＬ₁，ＩＬ₂を備えている。ビデオスコープの視
野形状ＦＳは略正方形であり、対辺方向よりも対角方向
ＦＳ₂の視野角の方が大きい。図１１に視野と配光の関
係を示す。照明レンズＩＬ₁，ＩＬ₂として、楕円の配
光ＬＤ₁，ＬＤ₂を有するＬＳＤ光学素子を適用し、照
明レンズＩＬ₁，ＩＬ ₂は楕円配光形状の長手方向が略
四角形状視野の対角線の方向ＦＳ₂と一致するように内
視鏡先端部に各々取り付けられている。本実施例によれ
ば、円形照明ＣＩでは通常暗くなりがちな視野角の大き
い四角形状視野の四隅を効率的に照明でき、内視鏡観察
が非常に行いやすくなる。

【００２５】図１２（ａ）、（ｂ）は第七実施例を示
す。図１２（ａ）にはビデオスコープのような略四角の
視野形状ＦＳを有する内視鏡先端部に配置するＬＳＤ光
学素子１の組成が表されている。ＬＳＤ光学素子１の組
成は円形状を８等分してあり、略四角形の視野に対応す
る上下方向と左右方向の部分１ａは配光角の狭いＬＳＤ
光学素子、視野角の大きい四隅に対応する放射方向に当
たる４つの部分１ｂは配光角の広い光学素子が割り当ら
れている。図１２（ｂ）に、視野に対する配光形状を示
す。ＬＳＤ光学素子１の部分１ａ，１ｂに対応する配光
範囲はＬＤ_1b、ＬＤ_1bとして示されている。図からわか
るように、配光形状が視野形状ＦＳに近い略四角形状と
なり、配光の過不足がなくなり、通常の円照明では照明
光が不足しがちな視野の四隅部分も良好に照明すること
ができる。また、視野に対する照明光の利用率も高くな
る。

【００２６】本実施例で用いたＬＳＤ光学素子１は２種
の配光角の異なる円配光を有するＬＳＤ光学素子部分１
ａ，１ｂを組み合わせたものであるが、図１３（ａ）に
示すように、２種の異なる楕円配光を有するＬＳＤ光学
素子部分１ａ，１ｂを楕円配光の長軸が円形状の光学素
子の放射方向と一致するように配置して照明光学系に使
用しても、図１３（ｂ）に示すように、略四角形状の配
光特性が得られ、略四角の視野形状ＦＳを有する内視鏡
に組み合わせると先に述べた理由で観察に適する。ま
た、四角形以外の視野形状に対しても、ＬＳＤ光学素子
を組み合わせて視野形状に合わせて配光を実現すること
ができるようにすることで同様の効果が得られる。さら
に、配光分布が不均一である一体成形されたＬＳＤ光学
素子を使用しても同様の効果を得ることができる。

【００２７】図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第八実施
例を示す。図１４（ａ）は本実施例における照明レンズ
ＩＬの組成を表している。照明レンズＩＬは、照明レン
ズの中心部分ＩＬ_cでは広角の配光角θ₁を有し、周辺
付近の輪帯状部分ＩＬ_aでは狭角の配光角θ₂、θ₃を
有するＬＳＤ光学素子から構成され、ライトガイドＬＧ
の前方に配置されている。従って、本実施例によれば、
照明レンズ周辺部において、ライトガイドＬＧから出射
された光が照明レンズの側面ＩＬ_sに反射吸収されるこ
とがないので、照明光量のロスを防止することができ
る。例えば、照明レンズＩＬとして一様な配光角θを有
するＬＳＤ光学素子を配置すると、図１４（ｃ）に示す
ように光束ＬＢは照明レンズの側面ＩＬ_sに到達し、物
体面には照射されないことになる。本実施例において
も、第一実施例で述べたように、ＬＳＤ面は内視鏡の内
側に面していた方が耐薬性が良い。また、照明レンズに
用いるＬＳＤ光学素子の組成は中心部から周辺部に向か
って段階的に配光が狭くなるものでも良い。

【００２８】第四乃至第八実施例に共通する別の効果と
して、観察深度の拡大がある。照明光学系が充分な光量
を提供できる範囲が対物光学系の被写界深度よりも狭い
場合、観察深度は照明系の明るさによって決まる。特
に、深度遠点の場合、光量が充分に行き届かず、観察深
度の遠点側の光量を増やしたい場合は光源光量を増強す
るか、あるいは、ライトガイドファイバー束の本数を増
やすしかなかった。しかしながら、本実施例では、ライ
トガイドＬＧから出射された光を視野形状に対して有効
利用できるので、結果的に単位面積当たりの視野照度分
布が上がり、あたかも、光源光量が増大したような効果
が得られ、実用上観察可能な遠点側の深度をさらに延ば
すことができる。

【００２９】図１５（ａ）、（ｂ）は第九実施例を示
す。この実施例では、照明系ライトガイド入射端ＬＧ₁
と光源装置ＬＳとを備えており、光源装置内部には、光
源Ｌと、光源Ｌから発せられた光をほぼ平行光に変換す
る凹面反射鏡Ｍと、平行光を集光する集光レンズＣＬ
と、集光レンズＣＬとライトガイド入射端ＬＧ₁との間
に内視鏡の長手方向と平行な軸Ｓを中心として回転可能
に配設されていて図１５（ｂ）に示すように同心円上に
配光角の異なる４個のＬＳＤ光学素子１ｅ、１ｆ、１
ｇ、１ｈを配光角の大きい順に等間隔に配置して成るタ
ーレットＴとを備えている。ライトガイドＬＧの入射端
ＬＧ₁に入射した光は、図示しないライトガイドＬＧの
物体側出射端ＬＧ₂へ伝送され、図示しない照明レンズ
を介して物体面を照射する。

【００３０】上記構成による内視鏡照明光学系では、例
えば、内視鏡観察中において視野中央部を重点的に観察
したい場合には、配光角の小さいＬＳＤ光学素子１ｈを
選択し、集光レンズＣＬで集光された光を発散させると
ライトガイドＬＧを通過し、照明レンズへの入射光束角
度が小さくなり、中心部を重点的に照明光で観察するこ
とができる。また、周辺を観察したい場合は配光角の大
きいＬＳＤ光学素子１ｅを選択することにより、照明範
囲が広くなり、周辺部の観察に適する。さらに、内視鏡
観察光学系に焦点距離可変な対物レンズを用いたとき、
本実施例の構成によれば、ＬＳＤ光学素子を選択的に内
視鏡照明光学系と組み合わせることにより視野形状に見
合った照明範囲を選択することができる。また、ＬＳＤ
光学素子を用いるので形状の小さいターレーットを形成
でき、ひいては、光源装置の小型化にもなる。色むらの
ない良好な照明光が得られることは言うまでもない。

【００３１】しかしながら、ターレットＴ上に配置する
ＬＳＤ光学素子はライトガイドＬＧの開口数ＮＡをＮＡ
（ＬＧ）、ＬＳＤ光学素子の開口数ＮＡをＮＡ（ＬＳ
Ｄ）とした場合、以下の関係を満足しなければならな
い。ＮＡ（Ｒ）≧ＮＡ（ＬＳＤ）ライトガイド側のＮＡよりも大きい光線をＬＳＤ光学素
子を介して入射させても、光量がむだになり好ましくな
いからである。また、ターレット上に配置するＬＳＤ光
学素子はいくつでも良く、その個数によって、視野の異
なる様々な内視鏡と組み合わせて使用することができ
る。

【００３２】図１６（ａ）、（ｂ）は第十実施例を示
す。この実施例では硬性内視鏡Ｅと光源装置ＬＳとから
なる。硬性内視鏡Ｅは、図１６（ｂ）に示すように、硬
性の筒で覆われた挿入部Ｉの内部に対物光学系ＯＳと、
対物光学系ＯＳで結像された像を伝送するためのリレー
レンズ部ＲＬと、照明光を伝送するライトガイドＬＧ₁
と、接眼光学系ＥＰとから構成され、ライトガイドＬＧ
₂と光源装置ＬＳは接続され、物体面に光を照射するよ
うにしている。

【００３３】図１６（ａ）に示すように、本実施例は硬
性鏡先端部Ｅ₁に略三日月形状に成形したＬＳＤ光学素
子１を配置したものである。硬性内視鏡は手術時に患者
に与える苦痛を和らげるために挿入部Ｉはより細径であ
るものが望まれる。図１６（ａ）は細径化を実現した例
であり、照明系ライトガイドＬＧの出射端を略三日月状
に成形したもので、図１６（ａ）に示すように、同面積
を有する円状に成形した出射端Ｅ₁を用いたものよりも
挿入外形は細くなる。

【００３４】上記構成によれば、ＬＳＤ光学素子１は光
束を発散させる効果を有するので、ライトガイドＬＧを
伝送された光を発散し、物体面を均一に照射することが
できる。通常の研磨レンズでは略三日月状などの異形に
成形することは難しい。これに対して、平行平板のＬＳ
Ｄ光学素子を素材に用いると、奇異な照明レンズ形状で
あっても容易に成形することができる。また、医療用で
用いられる硬性内視鏡も第一実施例で述べたように、薬
液や高圧水蒸気等による滅菌が必要となるため、ＬＳＤ
光学素子のＬＳＤ面は内視鏡外部に面しない方が耐性上
有効である。

【００３５】図１７は第十一実施例としての手術用顕微
鏡光学系を示している。本手術用顕微鏡光学系は対物レ
ンズＯＢを介して観察光学系ＶＳとライトガイドＬＧと
照明レンズＩＬとからなる照明光学系を備えている。本
実施例はライトガイドＬＧの出射端面ＬＧ₂に若干の距
離をおいてＬＳＤ光学素子１が配置されている。ライト
ガイドＬＧの入射端面ＬＧ₁は、光源装置ＬＳに接続さ
れており、光源から発せられた光をライトガイドＬＧを
介して照明レンズＩＬを通し、物体面に照射させてい
る。

【００３６】本実施例による手術用顕微鏡では、視野に
対する照明光の効率を向上させるために、ライトガイド
ＬＧの出射端面ＬＧ₂を物体面に投影する、いわゆるク
リティカル照明が用いられる。クリティカル照明は、比
較的簡単な構成で光学系全長も短くできる利点がある。
しかしながら、ライトガイドＬＧの出射端面ＬＧ₂の編
み目模様が物体面に投影されてしまい、観察しにくいと
いう問題がある。上記構成によれば、ＬＳＤ光学素子１
は指向性を有する拡散板でもあるから、ライトガイドＬ
Ｇの出射端面ＬＧ₂の編み目模様を除去し、良好な配光
を得ることができる。

【００３７】図１８乃至図２０は第十二実施例を示す。
図１８は硬性内視鏡を示しており、硬性内視鏡Ｅは接眼
部ＶＰとライトガイドコネクタ部ＬＣとを有し、挿入部
Ｉの内部には先端部に図示しない対物レンズと対物レン
ズにより結像された像を接眼部へ伝送する複数のリレー
レンズＲＬが内装されている。さらに、リレーレンズＲ
Ｌで結像された最終像を接眼部ＶＰに内装されている接
眼レンズにより虚像拡大観察している。図１９は硬性内
視鏡Ｅの接眼部ＶＰの内部を示したもので、本実施例は
ＬＳＤ光学素子１をリレーレンズＲＬによる最終結像位
置にＬＳＤ面１ａが面するように配置してある。

【００３８】図２０を参照して、本実施例の作用を説明
する。像伝送リレーレンズＲＬから出射された光束ＬＢ
はＬＳＤ光学素子１がない場合、最終結像位置ＩＰの
後、図２０に点線で示すように、接眼レンズＥＰを介し
てＳの位置に径Ｄ₁の射出瞳を生成する。これに対し
て、本実施例においては、入射光束を一様に拡散できる
ＬＳＤ光学素子１を最終結像位置ＩＰに置いているの
で、像伝送リレーレンズＲＬから出射された光束ＬＢは
ＬＳＤ光学素子１を介して実線で示すように拡散し、接
眼レンズＥＰを介してＳの位置に径Ｄ₂の射出瞳を生成
する。

【００３９】上記構成によれば、ＬＳＤ光学素子１は光
束を一様に拡散することができるので、接眼レンズＥＰ
の倍率（焦点距離）を変化させずに、ＬＳＤ光学素子１
を使用しないときに得られる射出瞳径Ｄ₁に対して、よ
り大きい射出瞳径Ｄ₂に拡大することができる。また、
接眼倍率を上げていないので、射出瞳位置Ｓも変わらな
い。このため、非常に観察がしやすくなる。また、ファ
イバースコープにおいても、イメージガイド出射端近傍
にＬＳＤ光学素子１を配置することで同様の効果が得ら
れる。

【００４０】図２１（ａ）、（ｂ）は第十三実施例を示
す。図２１（ａ）に示すように、硬性内視鏡Ｅの接眼部
ＶＰに穴部ＳＬが設けられており、図２１（ｂ）に示す
ＬＳＤ光学素子１を含む挿入部材ＤＫを穴部ＳＬに抜き
差しして使用する。

【００４１】硬性内視鏡は複数の人数で観察したいとき
には接眼部ＶＰにアダプターを取り付け、このアダプタ
ーを介してテレビカメラＣＣＤ上に結像した画像をテレ
ビモニターで観察することがある。この場合、アダプタ
ー光学系の入射瞳は、硬性内視鏡の射出瞳と一致するた
め、アダプター光学系の開口比は硬性内視鏡の射出瞳径
によって決まることになる。硬性内視鏡の射出瞳径、つ
まり、アダプターの入射瞳径が小さければ、アダプター
を介して得られる像は収差上都合が良く、良好な画像が
得られる。さらに、アダプター側の光学系を小さくする
ことができるので、アダプターの小型化も図れるという
実質的な効果も得られる。

【００４２】従って、上記構成によれば、一本の硬性内
視鏡においてＬＳＤ光学素子１を含む挿入部材ＤＫを抜
き差しすること、すなわち、目視観察のときは挿入部材
ＤＫを挿入すれば、第十実施例で述べたように、見かけ
上射出瞳径が拡大し、目視観察が容易になり、一方、ア
ダプター及びテレビカメラを装着した場合には挿入部材
ＤＫを取り外すことにより、テレビモニター観察におい
ても良好な内視鏡画像を得ることができるという実質上
有用な二つの利点を得ることができる。また、元来硬性
内視鏡側の射出瞳径が大きいものについては射出ＮＡを
小さくするＬＳＤ光学素子１を穴部ＳＬに挿入すること
によって、見かけの射出瞳径を小さくすることができ、
アダプター光学系をさらに小型化することができる。

【００４３】図２２及び図２３は第十四実施例を示す。
この実施例は、本発明を手術用顕微鏡に適用したもので
ある。図２２は手術用顕微鏡の光学系を示しており、Ｓ
Ａは観察対象となる物体、ＡＦは対物レンズＯＢの上方
に配置されたアフォーカル変倍光学系、ＩＭは結像レン
ズである。アフォーカル変倍光学系ＡＦから接眼レンズ
ＥＰまでは、各々左右一対の光学系として構成されてい
る。物体ＳＡからの光は対物レンズＯＢにより平行光束
となり、アフォーカル変倍光学系ＡＦを平行光束として
出射し、結像レンズＩＭにより接眼部ＶＰ内の所定の像
位置に右像ＲＩ及び左像ＬＩが形成される。これらの像
ＲＩ，ＬＩを接眼レンズＥＰを介して右眼及び左眼で虚
像として立体的に観察する。図２３は接眼部ＶＰの斜視
図であって、ＬＳＤ光学素子１のＬＳＤ面が左右の像Ｌ
Ｉ，ＲＩの位置と一致するように、各光軸Ｏにほぼ垂直
に配置されている。

【００４４】このような配置にすると、図２０について
説明したのと同様の理由により接眼レンズＥＰの倍率
（焦点距離）を変化させることなく射出瞳径を拡大する
ことができるため、非常に観察がし易くなる。又、ＬＳ
Ｄ光学素子１の光拡散角度を適当に切り換えることによ
り、射出瞳径を変化させることができる。更に、光軸Ｏ
を回転軸としてＬＳＤ光学素子１を回転させることによ
り、ＬＳＤ面のザラツキ感を目立たなくすることがで
き、観察像の解像力を向上させることができる。

【００４５】以上説明した本発明に係る、光拡散デバイ
スを用いた光学系は、前述の特許請求の範囲に記載した
特徴の他にも、以下のような特徴を有している。（１）前記光拡散デバイスは、併設する対物光学系の視
野形状に合わせた配光特性を有することを特徴とする請
求項１に記載の照明光学系。（２）前記光拡散デバイスの配光形状が略楕円形状であ
ることを特徴とする照明光学系。（３）略四角形状視野を有する対物光学系を併設し、視
野形状の長手方向と配光形状の長手方向がほぼ一致する
ように光拡散デバイスを配置したことを特徴とする照明
光学系。（４）略四角形状視野を有する対物光学系を併設し、視
野形状の対角線方向と配光形状の長手方向が一致するよ
うに光拡散デバイスを配置したことを特徴とする照明光
学系。（５）円形状の視野を有する対物光学系を併設し、少な
くとも二つの光拡散デバイスを配光形状の長手方向が平
行になるように配置したことを特徴とする照明光学系。

【００４６】（６）前記照明光学系は光源側から順にラ
イトガイド、光拡散デバイス及び照明レンズを備え、照
明レンズ部と光拡散デバイスを含むライトガイド部が着
脱可能であることを特徴とする照明光学系。（７）前記照明光学系は、光源側から順にライトガイ
ド、光拡散デバイス及び対物光学系を介して、物体面を
照射することを特徴とする請求項１に記載の照明光学
系。（８）前記光拡散デバイスの外形形状はライトガイド出
射端面形状とほぼ同形状であることを特徴とする請求項
１に記載の照明光学系。（９）前記光拡散デバイスは、少なくとも二つの異なる
配光特性を有する光拡散デバイスを組み合わせてなるこ
とを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。（１０）前記光拡散デバイスは、中心付近から周辺に向
かって同心円上に配光特性が異なる光拡散デバイスから
構成されていることを特徴とする照明光学系。

【００４７】（１１）前記光拡散デバイスは中央部から
放射状に分割された範囲毎に配光特性が異なる光拡散デ
バイスからなることを特徴とする照明光学系。（１２）少なくとも２つの光拡散デバイスを順次切り換
え可能な機構を有することを特徴とする請求項１に記載
の照明光学系。（１３）焦点距離可変の結像光学系と組み合わせたと
き、結像系の焦点距離に比例して、配光角の小さい光拡
散デバイスを選択的に組み合わせてなることを特徴とす
る照明光学系。（１４）前記光拡散デバイスの拡散面は光学機器外部に
面していないことを特徴とする照明光学系。（１５）前記光学機器から前記光拡散デバイスを着脱交
換可能な機構を設けたことを特徴とする観察光学系。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、本発明による照明光学系
は色むらが発生せず、コストが安く、本発明による観察
光学系は観察を容易にするという実質的な利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の概略断面図である。

【図２】図１の部分拡大図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）は本発明の第二実施例を説明す
るための説明図である。

【図４】本発明の第三実施例の平面図である。

【図５】本発明の第三実施例の部分斜視図である。

【図６】本発明の第三実施例の説明図である。

【図７】（ａ）、（ｂ）は本発明の第三実施例の説明図
である。

【図８】本発明の第四実施例の説明図である。

【図９】本発明の第五実施例の説明図である。

【図１０】本発明の第五実施例の説明図である。

【図１１】本発明の第六実施例の説明図である。

【図１２】（ａ）、（ｂ）は本発明の第七実施例の説明
図である。

【図１３】（ａ）、（ｂ）は第七実施例の変形例の説明
図である。

【図１４】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の第八実施
例の説明図である。

【図１５】（ａ），（ｂ）は本発明の第九実施例の説明
図である。

【図１６】（ａ），（ｂ）は本発明の第十実施例の説明
図である。

【図１７】本発明の第十一実施例の説明図である。

【図１８】本発明の第十二実施例の斜視図である。

【図１９】本発明の第十二実施例の断面図である。

【図２０】本発明の第十二実施例の説明図である。

【図２１】（ａ），（ｂ）は本発明の第十三実施例の説
明図である。

【図２２】本発明の第十四実施例の説明図である。

【図２３】図２２における接眼部の斜視図である。

【図２４】従来の内視鏡の平面図である。

【図２５】従来の内視鏡システムにおける光源装置の外
観斜視図である。

【図２６】従来の内視鏡の先端部の概略断面図である。

【図２７】従来の内視鏡システムにおける光源装置の基
本構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１光拡散デバイス（ＬＳＤ光学素子）Ｌ光源ＬＧライトガイドＬＧ₁ ライトガイドの入射端面ＬＧ₂ ライトガイドの出射端面ＯＳ対物光学系ＲＬリレーレンズＩＳ照明光学系ＩＬ、ＩＬ₁、ＩＬ₂ 照明レンズＯＢ対物レンズＥＰ接眼レンズＭ凹面反射鏡ＣＬ集光レンズＥ内視鏡ＶＰ接眼部

フロントページの続き (72)発明者松本伸也東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者小野勝也東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、該光源から出射された光を伝送
するライトガイドとを備えた照明光学系において、前記
ライトガイドの入射端面又は出射端面の近傍に少なくと
も一つの光拡散デバイスを設けたことを特徴とする照明
光学系。
【請求項２】対物レンズで結像した像を像伝送光学系
で伝送し、最終結像を接眼レンズで虚像拡大観察する観
察光学系において、前記最終結像位置の近傍に光拡散デ
バイスを配置したことを特徴とする観察光学系。